DE910853C

DE910853C - Method of operating gas engines

Info

Publication number: DE910853C
Application number: DEK4208D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Keylwert; Dr Max Leiker
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1943-03-14
Filing date: 1943-03-14
Publication date: 1954-05-24

Description

Verfahren zum Betrieb von Gasmotoren Zu den unangenehmsten Betriebsstörungen bei Gasmotoren gehören wohl vor allem das Knallen und bei wasserstoffreichen Gasen die Neigung zum Klopfen bzw. zu Frühzündungen. Langjährige Beobachtungen haben gezeigt, daß es mit normalen Mitteln, insbesondere beim Betrieb mit Generatorgas (Anthrazitgas), kaum möglich ist, einen absolut störungsfreien Betrieb zu erzielen. Es treten diese Störungserscheinungen nicht nur bei Höchstlast, sondern auch bei niedrigen Lasten auf.Method of operating gas engines Among the most unpleasant malfunctions in the case of gas engines, the bang and in the case of hydrogen-rich gases are the most important the tendency to knock or to premature ignition. Long-term observations have shown that by normal means, especially when operating with generator gas (anthracite gas), it is hardly possible to achieve absolutely trouble-free operation. There are these Faults not only at maximum load, but also at low loads on.

Es ist bereits bekannt, der Ladung einer Gasmaschine Auspuffgase zuzusetzen, die unmittelbar durch Wasser abgekühlt worden sind. Es ist außerdem bekannt, der Ladung von Brennkraftmaschinen, die mit flüssigen Kohlenwasserstoffen und einem Sauerstoffträger betrieben werden, wasserdampfgesättigte Auspuffgase zuzusetzen, um eine Kohlenstoffausscheidung bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit Brennstoffüberschuß oder eine Temperaturerniedrigung und Innenkühlung des Zylinders zu bewirken.It is already known to add exhaust gases to the charge of a gas engine, which have been immediately cooled by water. It is also known that the Charge of internal combustion engines with liquid hydrocarbons and a Oxygen carriers are operated to add steam-saturated exhaust gases, carbon precipitation when the internal combustion engine is operated with excess fuel or to bring about a temperature reduction and internal cooling of the cylinder.

Die Erfindung besteht darin, daß die der Ladung einer Gasmaschine zugemischten, unmittelbar durch Wasser abgekühlten Auspuffgase mit Wasser gesättigt werden. Durch diese Beimischung wird mit einem Minimum der zugemischten Abgasmenge die größtmögliche Menge von Wasserdampf in den Arbeitszylinder eingebracht. Der erhöhte Wasserdampfgehalt der Frischladung wirkt mit Sicherheit abtötend auf Zündkeime und nachbrennende Verbrennungsreste während des Saug- und Verdichtungshubes. Man kann daher den Gasmotor vom Leerlauf bis zur Höchstlast ohne Knallen, Klopfen und Frühzündungen mit derselben Sicherheit fahren wie einen Dieselmotor. Der Ladung beigemischte, nicht gesättigte Auspuffgase haben lediglich eine beschränkte Einwirkung auf den Verbrennungsablauf, indem sie die Verbrennungsgeschwindigkeit nach Eintreten der ordnungsgemäßen Zündung etwas verringern.The invention consists in that of the charge of a gas engine mixed exhaust gases immediately cooled by water are saturated with water will. Through this admixture, the admixed exhaust gas amount is reduced to a minimum the largest possible amount of water vapor introduced into the working cylinder. Of the Increased water vapor content in the fresh cargo is sure to kill off ignition germs and afterburning combustion residues during the suction and compression strokes. Man can therefore use the gas engine from Idle to maximum load without popping, Knocking and pre-ignition are as safe as driving a diesel engine. Unsaturated exhaust gases mixed with the charge have only a limited one Influence the combustion process by increasing the rate of combustion decrease a little after the ignition has been carried out properly.

Es ist zweckmäßig, die Auspuffgase zusammen mit der Verbrennungsluft in die Zylinder einzubringen. Bei Zusatz wassergesättigter Auspuffgase kann nämlich die Luftüberschußzahl 2, d. h. die bei jedem Arbeitsspiel in den Zylinder einzubringende Luftmenge bedeutend verringert werden, ohne daß Klopfen auftritt. In den Luftleitungen und deren Ventilen wird also gewissermaßen Platz für die zuzusetzende Abgasmenge geschaffen, so daß in diesen Leitungen und Ventilen durch den Abgaszusatz keine erhöhten Strömungsgeschwindigkeiten auftreten.It is advisable to combine the exhaust gases with the combustion air to be introduced into the cylinder. With the addition of water-saturated exhaust gases, namely the excess air number 2, d. H. the one to be introduced into the cylinder with each work cycle The amount of air can be significantly reduced without knocking occurring. In the air ducts and their valves are, so to speak, space for the amount of exhaust gas to be added created so that in these lines and valves by the exhaust gas additive none increased flow velocities occur.

Der Zusatz der Auspuffgase wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung derart geregelt, daß er bei kleiner Last klein ist und mit steigender Last größer wird.The addition of the exhaust gases is a further embodiment of the invention regulated in such a way that it is small when the load is small and larger with increasing load will.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt.In the drawing is a device for performing the invention Procedure shown for example.

Die Zeichnung zeigt einen Gasmotor i mit einem Einlaß 2 für das Brenngas und einem Einlaß 3 für die Verbrennungsluft und die Motorabgase. Die Abgase verlassen den Motor i durch eine Auspuffleitung d.. An die Auspuffleitung d. ist eine Leitung 5 angeschlossen. Diese Leitung 5, in der sich eine Drosselklappe 6 befindet, ist zu einem Behälter 7 geführt, an dem sie unten angeschlossen ist. Der Behälter 7 hat unten einen Wasserabschluß B. In den Behälter 7 wird von oben her mittels einer Düse 9 Wasser eingesprüht, welches abwärts durch den Behälter in den Wasserabschluß 8 fällt. Der Wasserabschluß 8 ist mit einem überlaufrohr io versehen, so daß der Wasserstand des Wasserabschlusses gleichbleibend erhalten wird. Oben ist an den Behälter 7 eine Leitung i i angeschlossen. Die durch die Leitung 5 unten in den Behälter 7 eingeleiteten Abgase durchströmen den Behälter 7 von unten nach oben und verlassen den Behälter 7 durch die Leitung i i. In dem Behälter 7 werden die Abgase durch das in den Behälter eingesprühte Wasser gekühlt. Die Kühlung erfolgt in einer solchen Stärke, daß die Auspuffgase in gesättigtem Zustand durch die Leitung i i abströmen. Die Leitung i i mündet in eine Leitung 12, welche die Verbrennungsluft zum Motor i führt. Vor der Mündung der Leitung i i in die Leitung 12 ist eine Drosselklappe 13 in die Leitung i2 eingebaut. Die :1lündung der Leitung ii in die Leitung 12 befindet sich somit zwischen der Drosselklappe 13 und dem nicht dargestellten, im Zylinderkopf 1:I des Motors i angeordneten Einlaßventil. Die Drosselklappe 13 ist so eingestellt, daß die verlangte Volllast des Motors erreicht werden kann. Bei kleiner Last wird dann entsprechend dem kleineren Ladungsbedarf des Motors die Saugwirkung in der Luftleitung 12 kleiner sein, so daß auch entsprechend weniger Auspuffgase angesaugt werden. Es ist natürlich denkbar, daß auch zwischen der Mündung der Leitung ii in die Leitung 12 und dem im Zylinderkopf 14 des Motors i angeordneten Einlaßventil noch eine Drosselklappe in die Leitung 12 eingebaut ist. Die Mündung der Leitung ii in die Leitung 12 befindet sich dann zwischen dieser Drosselklappe und der Drosselklappe 13. The drawing shows a gas engine i with an inlet 2 for the fuel gas and an inlet 3 for the combustion air and the engine exhaust gases. The exhaust gases leave the engine i through an exhaust line d .. to the exhaust line d. a line 5 is connected. This line 5, in which a throttle valve 6 is located, is led to a container 7 to which it is connected at the bottom. The container 7 has a water seal B at the bottom. Water is sprayed into the container 7 from above by means of a nozzle 9 and falls down through the container into the water seal 8. The water seal 8 is provided with an overflow pipe so that the water level of the water seal is kept constant. At the top, a line ii is connected to the container 7. The exhaust gases introduced into the container 7 at the bottom through the line 5 flow through the container 7 from the bottom to the top and leave the container 7 through the line i i. In the container 7, the exhaust gases are cooled by the water sprayed into the container. The cooling takes place to such an extent that the exhaust gases flow off in a saturated state through line ii. The line ii opens into a line 12 which carries the combustion air to the engine i. A throttle valve 13 is installed in the line i2 upstream of the opening of the line ii into the line 12. The: 1lease of the line ii in the line 12 is thus located between the throttle valve 13 and the inlet valve, not shown, arranged in the cylinder head 1: I of the engine i. The throttle valve 13 is set so that the required full load of the engine can be achieved. With a small load, the suction effect in the air line 12 will then be smaller, corresponding to the smaller charge requirement of the engine, so that correspondingly fewer exhaust gases are sucked in. It is of course conceivable that a throttle valve is also installed in the line 12 between the opening of the line ii into the line 12 and the inlet valve arranged in the cylinder head 14 of the engine i. The opening of the line ii into the line 12 is then located between this throttle valve and the throttle valve 13.

Bei dem derzeitigen Bestreben, die Verdichtung des Gasmotors derjenigen eines Dieselmotors anzugleichen, wirkt sich die Erfindung besonders gut aus. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei hoch verdichteten Gasmotoren ein gewisser Luftüberschuß nicht unterschritten werden kann, wenn der Motor klopffrei arbeiten soll. Bei Motoren mittlerer Größe beträgt beispielsweise für Anthrazitgasbetrieb und Höchstlast die Luftüberschußzahl .? - i,8 bis 2. Aus diesem Grunde konnte ein solcher Motor nicht bis zur Leistungsgrenze A, = i betrieben werden. Durch die Zumischung von Auspuffgasen kommt man jedoch diesem Wert wesentlich näher und erreicht damit sogar eine Leistungssteigerung trotz der Erhöhung des nicht nutzbaren Ballastes durch das beigemischte Auspuffgas.With the current endeavor, the compression of the gas engine of those to match a diesel engine, the invention works particularly well. It it has been found that with high-compression gas engines a certain Excess air cannot be fallen below if the engine is working without knocking target. For engines of medium size, for example, is for anthracite gas operation and maximum load is the excess air number.? - i, 8 to 2. For this reason, a Such a motor cannot be operated up to the performance limit A, = i. Through the admixture of exhaust gases, however, one comes much closer to this value and thus achieves it even an increase in performance despite the increase in the unusable ballast through the admixed exhaust gas.

Die Erfindung gilt sowohl für Viertakt- als auch für Zweitaktgasmotoren.The invention applies to both four-stroke and two-stroke gas engines.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for operating gas engines, according to which Exhaust gases cooled by water are mixed directly into the cargo, thereby characterized in that the exhaust gases are saturated with the water.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the addition of the water-cooled and saturated exhaust gases is controlled so that it is small when the load is small and becomes larger with increasing load.

3. The method according to claims i and 2, characterized in that the water-cooled and saturated exhaust gases are brought into the cylinder together with the combustion air. d .. Device for performing the method according to claims i to 3, characterized in that the air intake line of the engine has one or more controllable throttle points and that the exhaust gases are supplied between these throttle points or between this and the inlet valves. Cited publications: German Patent Nos. 186 907, 192 258; French patent specification No. 323 78.4.